DE4114854A1 - SWITCHES, ESPECIALLY BATTERY SWITCHES FOR MANUAL ELECTRIC TOOLS - Google Patents
SWITCHES, ESPECIALLY BATTERY SWITCHES FOR MANUAL ELECTRIC TOOLSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Akku-Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a battery switch according to the Preamble of claim 1.
Bekannt sind Akku-Schalter für Elektrowerkzeuge, die so aufgebaut sind, daß sich der Leistungstransistor außerhalb des Gehäuses befindet.Battery switches for power tools are known are built up that the power transistor outside the Housing.
Der Transistor ist über Sitzen mit der Steuerelektronik und dem Schaltsystem im Innern des Gehäuses elektrisch verbunden. Ein Kühlkörper wird mit dem Leistungstransistor verbunden.The transistor is seated with the control electronics and electrically connected to the switching system inside the housing. A heat sink is connected to the power transistor.
Eine Freilaufdiode befindet sich in der Regel auf der Leiterplatte der Steuerelektronik aufgesteckt bzw. aufgelötet, die ihre Wärme schlecht nach außen leiten kann. Ein Umschalter für Rechts-/Linkslauf ist auf den eigentlichen Schalter aufgebracht, wobei hier noch Leitungen vom eigentlichen Schalter zum R/S-Schalter geführt werden müssen, die normalerweise gesteckt sind. A free-wheeling diode is usually on the PCB of the control electronics plugged on or soldered on, which is difficult to conduct its heat outside. A switch for clockwise / anti-clockwise rotation is on the actual switch applied, here still lines from the actual Switches must be routed to the R / S switch are usually stuck.
Ist bei diesen Schaltern eine Bremse vorhanden, so ist sie oft mit mehreren Teilen realisiert, wobei durch einen gefederten Bremskontakt eine Zwangsöffnung nicht immer sichergestellt ist. Nachteilig bei diesen Schaltern ist, daß durch die Anbindung des Leistungstransistors an den Schalter über Litzen ein erhöhter Teilebedarf und somit höhere Kosten verbunden sind. Weiterhin ist eine automatische Montage des Schalters in dafür vorgesehene Geräte schwierig (biegeschlaffe Teile). Der Transistor muß zusätzlich auf einem Kühlkörper verschraubt werden.If there is a brake on these switches, it is often realized with several parts, with a sprung one Brake contact does not always ensure positive opening is. A disadvantage of these switches is that Connection of the power transistor to the switch via strands an increased need for parts and thus higher costs are. Furthermore, an automatic assembly of the switch is in intended devices difficult (limp parts). The Transistor must also be screwed onto a heat sink will.
Eine Freilaufdiode, die auf der Leiterplatte befestigt ist, bringt dadurch Nachteile, daß sie die Steuerelektronik aufheizt und die Wärme nicht nach außen leiten kann.A freewheeling diode attached to the circuit board brings disadvantages that the control electronics heats up and cannot transfer the heat to the outside.
Die Verbindungsleitungen vom Schalter zum R/L-Schalter bewirken einen zusätzlichen Montageaufwand und weitere Verbindungsstellen, die zu Spannungsabfällen führen.The connecting cables from the switch to the R / L switch cause an additional assembly effort and more Connection points that lead to voltage drops.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen. Insbesondere soll auf eine Verbindung des Leistungstransistors über Litzen verzichtet werden, was auch zu einer Teileverringerung führt.The object of the invention is to overcome these disadvantages remove. In particular, a connection of the Power transistor via strands can be dispensed with, which too leads to a reduction in parts.
Weiterhin soll die Freilaufdiode durch die entstehende Wärme nicht die Steuerelektronik beeinflussen.Furthermore, the freewheeling diode should be caused by the heat generated do not affect the control electronics.
Insbesondere soll die im Schalter entstehende Wärme, verursacht durch das Kontaktsystem, Freilaufdiode und Bremse gut nach außen zum Kühlkörper geleitet werden können. Weiterhin soll durch eine entsprechende Anordnung der R/L- Schalter im eigentlichen Schalter integriert werden, so daß eine kompakte Bauform erreicht wird, mit wenig Verbindungsstellen und damit geringen Verlusten.In particular, the heat generated in the switch should caused by the contact system, freewheeling diode and brake can be routed well outside to the heat sink. Furthermore, the R / L Switches are integrated in the actual switch so that a compact design is achieved with little Junctions and thus low losses.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing Features solved in claim 1.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Schalters nach Anspruch 1 enthalten.In the subclaims are advantageous and expedient Developments of the switch according to claim 1 included.
Ein Ausführungsbeispiel des Schalters ist in den Figuren dargestellt, und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigenAn embodiment of the switch is in the figures shown, and in the description below explained. Show in detail
Fig. 1 Seitenansicht geschnitten, Fig. 1 cut side view,
Fig. 2 Draufsicht geschnitten nach Fig. 1 unterhalb der Freilaufdiode 8 und Fig. 2 top view cut according to FIG. 1 below the freewheeling diode 8 and
Fig. 3 perspektivische Ansicht auf Lagerblech mit Verbindungsbolzen. Fig. 3 perspective view of the bearing plate with connecting bolts.
Der Akku-Schalter 1 ist über Kontaktklammern 27 mit dem Akku 20 elektrisch verbunden. Die Kontaktklammern 27 sind jeweils mit der Motoranschluß-Kontaktschiene 19 und dem Kontaktträger 28 elektrisch verbunden.The battery switch 1 is electrically connected to the battery 20 via contact clips 27 . The contact clips 27 are each electrically connected to the motor connection contact rail 19 and the contact carrier 28 .
Der Kontaktträger 28 ist im Schaltergehäuse 13 montiert und führt den Strom zum Kontaktsystem 5. Mit dem Schaltkontakt 4 wird die Akkuspannung ein- und ausgeschaltet. Mit dem Schaltkontakt 3 wird die Steuerelektronik 6 überbrückt. Bei diesem Kontaktsystem handelt es sich um einen Schaltkontakt, der in einem Schneidenlager 37 gelagert ist und über eine Zugfeder 30 geschlossen gehalten wird. Am Drückerstößel 15 befinden sich Kulissen 31, die bei unbetätigtem Drückerstößel 15 die Schaltkontakte 3, 4 in geöffneter Stellung halten. Hierbei handelt es sich um eine Zwangsöffnung.The contact carrier 28 is mounted in the switch housing 13 and leads the current to the contact system 5 . Switching contact 4 switches the battery voltage on and off. The control electronics 6 are bridged with the switch contact 3 . This contact system is a switching contact, which is mounted in a cutting edge bearing 37 and is kept closed via a tension spring 30 . On the trigger plunger 15 are scenes 31 holding in the non-actuated pusher plunger 15, the switch contacts 3, 4 in the open position. This is a positive opening.
Über die Geometrie der Kulisse 31 kann die Stellung, wenn das Kontaktsystem 5 öffnen oder schließen soll, wegabhängig vorbestimmt werden.Via the geometry of the link 31 , the position when the contact system 5 is to open or close can be predetermined as a function of the path.
Der Schaltkontakt 4 schaltet die Spannung vom Akku 20 zur Steuerelektronik und zum Source-Anschluß des Leistungstransistors 7. Hierbei ist das Lager 32 mit der Leiterplatte der Steuerelektronik 6 verlötet. Der Schaltkontakt 3 überbrückt die Steuerelektronik 6 nach einem bestimmten Weg des Drückerstößels 15 und leitet die Akkuspannung über Lagerblech 11 zum R/L-Umschalter 21 und damit zum Motor 22.The switch contact 4 switches the voltage from the battery 20 to the control electronics and to the source connection of the power transistor 7 . Here, the bearing 32 is soldered to the circuit board of the control electronics 6 . The switch contact 3 bridges the control electronics 6 according to a certain path of the push rod 15 and passes the battery voltage via the bearing plate 11 to the R / L switch 21 and thus to the motor 22 .
Die Motoranschluß-Kontaktschiene 19 läuft von unten (Akku- Seite) nach oben durch das Schaltergehäuse 13, bis zum R/L- Umschalter 21, wobei eine Lötfahne 33 die Steuerelektronik 6 mit der Akkuspannung versorgt. Ein Teil der Motoranschluß- Kontaktschiene ist so ausgebildet, daß sie, wie der Kontaktarm 16, eine Kontaktstelle 24 für Kontaktbrücke 17 bildet, die die Motorwicklung kurzschließt, und damit eine Bremsung des Motors 22 bewirkt.The motor connection contact rail 19 runs from the bottom (battery side) up through the switch housing 13 to the R / L switch 21 , a soldering lug 33 supplying the control electronics 6 with the battery voltage. A part of the motor connection contact rail is designed such that, like the contact arm 16 , it forms a contact point 24 for contact bridge 17 , which short-circuits the motor winding, and thus causes the motor 22 to brake.
Die Kontaktbrücke 17 ist im Drückerstößel 15 in vertikaler Richtung zur Stößelachse 45 schwimmend gelagert, so daß sie sich zentrieren kann. Die Kontaktkraft der Kontaktbrücke 17 auf die Kontaktstellen 24 wird durch die Rückstellfeder 18 erreicht. Die feste Verbindung der Kontaktbrücke 17 mit dem Drückerstößel 15 bewirkt bei der Drückerbewegung eine Zwangsöffnung, wodurch ein Kurzschluß der Akkuspannung ausgeschlossen wird. Die im Kontaktsystem 5 in der Freilaufdiode 8 und an der Kontaktbrücke 17 entstehende Wärme wird über das Lagerblech 11 aus dem Akku-Schalter 1 auf den Kühlkörper 14 geleitet, der wiederum die Wärme an die Umgebung abstrahlen kann. Das Lagerblech 11 mit Verbindungsbolzen 12 ist in Fig. 3 perspektivisch näher dargestellt.The contact bridge 17 is floating in the pusher ram 15 in the vertical direction to the ram axis 45 so that it can center. The contact force of the contact bridge 17 on the contact points 24 is achieved by the return spring 18 . The fixed connection of the contact bridge 17 with the pusher ram 15 causes a forced opening during the pusher movement, as a result of which a short circuit of the battery voltage is excluded. The heat generated in the contact system 5 in the freewheeling diode 8 and on the contact bridge 17 is conducted via the bearing plate 11 from the battery switch 1 to the heat sink 14 , which in turn can radiate the heat to the environment. The bearing plate 11 with connecting bolts 12 is shown in perspective in FIG. 3.
Durch die Anordnung der Freilaufdiode 8 zwischen dem Lagerblech 11 und dem Verbindungsanschluß 23, der sich auf der Motoranschluß-Kontaktschiene 19 befindet, wird eine Wärmeleitung auf die Steuerelektronik vermieden.By arranging the freewheeling diode 8 between the bearing plate 11 and the connection terminal 23 , which is located on the motor connection contact rail 19 , heat conduction to the control electronics is avoided.
Da im gesamten Schalter auf die Verwendung von Steckverbindungen verzichtet wurde, sind die Spannungsabfälle innerhalb des Akku-Schalters sehr gering.As throughout the switch on the use of If there are no plug connections, the voltage drops very low within the battery switch.
Die Anschlußart vom R/L-Unmschalter 21 zum Motor 22 kann über angelötete, geschweißte Litzen oder dicht über feste Leiterbahnen erfolgen.The connection type from the R / L switch 21 to the motor 22 can be made via soldered, welded strands or tightly via fixed conductor tracks.
Der Motorstrom, der sehr hohe Weite erreichen kann, fließt nicht über die Leiterplatte der Steuerelektronik 6, sondern vom Akku 20 über den Kontaktträger 28 und den Schaltkontakt 4, das Lager 32 zum Leistungstransistor 7 über die Kühlfahne 9 auf den Verbindungsbolzen 12 und das Lagerblech 11 und den R/L-Umschalter 21 zum Motor 22.The motor current, which can reach a very large width, does not flow via the printed circuit board of the control electronics 6 , but from the battery 20 via the contact carrier 28 and the switching contact 4 , the bearing 32 to the power transistor 7 via the cooling vane 9 on the connecting bolt 12 and the bearing plate 11 and the R / L switch 21 to the motor 22 .
Das U-förmige Lagerblech 11 mit dem Verbindungsbolzen 12 führt die im Inneren des Akku-Schalters 1 entstehende Wärme nach außen zum Kühlkörper 14 und leitet den Motorstrom vom Kontaktsystem 5 zum Leistungstransistor 7 und dient als Befestigungselement für den Schalterdeckel 29, den Leistungstransistor 7 und den Kühlkörper 14. Hierbei wird die Kühlfahne 9 des Leistungstransistors 7 zwischen dem Verbindungsbolzen 12 und dem Kühlkörper 14 über die Schraube 10 geklemmt.The U-shaped bearing plate 11 with the connecting bolt 12 leads the heat generated inside the battery switch 1 to the outside of the heat sink 14 and conducts the motor current from the contact system 5 to the power transistor 7 and serves as a fastening element for the switch cover 29 , the power transistor 7 and the Heatsink 14 . Here, the cooling lug 9 of the power transistor 7 is clamped between the connecting bolt 12 and the heat sink 14 via the screw 10 .
Das Lagerblech 11 erfüllt demnach mehrere Aufgaben, nämlich die Stromleitung durch das Schaltergehäuse, die Wärmeabfuhr und die Lagerung von Teilen. Hierfür weist das Lagerblech 11 die in Fig. 3 dargestellte Formgebung als U-förmiges Blechteil mit den Seitenschenkeln 38, 39 und der Verbindungsfläche 40 zur Aufnahme des Verbindungsbolzens 12 auf. An dem Seitenschenkel 38 befindet sich im unteren Bereich das U- förmig ausgesparte Schneidenlager 37. Im oberen Bereich dieses Seitenschenkels 38 ist ein weiterer U-förmiger Ansatz 41 vorgesehen, der aus dem rechtwinklig abgewinkelten Seitenschenkel 42, der Grundfläche 43 und dem weiteren, zur Seite hin verlängerten Seitenschenkel 44 besteht. Dieser einstückig angeformte Ansatz 41 dient als Verbindungselement zum R/L-Schalter 21. Der Seitenschenkel 39 dient in seinem unteren, abgewinkelten Bereich als Kontaktstelle bzw. als Kontaktarm 16 zur Kontaktbrücke 17.The bearing plate 11 therefore fulfills several tasks, namely the power line through the switch housing, the heat dissipation and the storage of parts. For this purpose, the bearing plate 11 has the shape shown in FIG. 3 as a U-shaped sheet metal part with the side legs 38 , 39 and the connecting surface 40 for receiving the connecting bolt 12 . The U-shaped recessed cutting edge bearing 37 is located on the side leg 38 in the lower region. In the upper area of this side leg 38 , a further U-shaped extension 41 is provided, which consists of the right-angled side leg 42 , the base 43 and the further side leg 44 , which is extended to the side. This integrally molded projection 41 serves as a connecting element to the R / L switch 21 . In its lower, angled region, the side leg 39 serves as a contact point or as a contact arm 16 for the contact bridge 17 .
Weiterhin wird der Wandungsdurchbruch 25 im Schaltergehäuse 13 durch den Kühlkörper 14, der auf der Wandungsfläche 26 aufliegt, staubdicht verschlossen. Der Kühlkörper 14 kann durch seine Abmessungen auf die Leistungsklasse des Schalters und damit auf die Motorströme angepaßt werden. Für eine Drehzahländerung des Motors 22 sorgt die Steuerelektronik 6, die abhängig von der Stellung des Drückerstößels 15 das Puls- Pausen-Verhältnis der Motorspannung verändert. Hierbei wird die Stellung des Drückerstößels über ein Potentiometer abgefragt. Der Potentiometerschleifer 35 ist am Drückerstößel 15 angebracht und schleift auf der Potentiometerbahn, die sich auf der Leiterplatte der Steuerelektronik 6 befindet.Furthermore, the wall opening 25 in the switch housing 13 is closed in a dustproof manner by the heat sink 14 , which rests on the wall surface 26 . The dimensions of the heat sink 14 can be adapted to the power class of the switch and thus to the motor currents. The control electronics 6 ensures a speed change of the motor 22 , which changes the pulse-pause ratio of the motor voltage depending on the position of the pusher ram 15 . The position of the handle plunger is queried using a potentiometer. The potentiometer grinder 35 is attached to the push rod 15 and grinds on the potentiometer path, which is located on the printed circuit board of the control electronics 6 .
Mit dem R/L-Umschalter 21 kann die Drehrichtung des Motors 22 bestimmt werden. Hierbei hat der R/L-Umschalter 21 die Funktion eines Polwendeschalters. Der Umschalthebel 34 ist im Schaltergehäuse 13 gelagert. Über zwei gefederte Kontaktbrücken 36, die im linken Teil des Umschalthebels 34 gelagert sind, erfolgt die Umschaltung. Der Umschalthebel 34 kann in drei Stellungen rasten, wobei die mittlere Stellung als Einschaltsperre ausgebildet werden kann.With the R / L switch 21 , the direction of rotation of the motor 22 can be determined. Here, the R / L changeover switch 21 has the function of a pole reversing switch. The switch lever 34 is mounted in the switch housing 13 . The changeover takes place via two spring-loaded contact bridges 36 which are mounted in the left part of the changeover lever 34 . The switch lever 34 can rest in three positions, the middle position can be designed as a switch-on lock.
1 Akku-Schalter
2 Drücker
3 Schaltkontakt
4 Schaltkontakt
5 Kontaktsystem
6 Steuerelektronik
7 Leistungstransistor
8 Freilaufdiode
9 Kühlfahne von 7
10 Schraube
11 Lagerblech
12 Verbindungsbolzen
13 Schaltergehäuse
14 Kühlkörper
15 Drückerstößel
16 Kontaktarm
17 Kontaktbrücke
18 Rückstellfeder
19 Motoranschluß-Kontaktschiene
20 Akku
21 R/L-Umschalter
22 Motor
23 Verbindungsanschluß
24 Kontaktstelle
25 Wandungsdurchbruch
26 Wandungsfläche
27 Kontaktklammern
28 Kontaktträger
29 Schalterdeckel
30 Zugfeder
31 Kulissen
32 Lager
33 Lötfahne
34 Umschalthebel
35 Potentiometer-Schleifer
36 Kontaktbrücken
37 Schneidenlager
38 Seitenschenkel
39 Seitenschenkel
40 Verbindungsfläche
41 U-förmiger Ansatz
42 Seitenschenkel
43 Grundfläche
44 Seitenschenkel
45 Stößelachse 1 battery switch
2 pushers
3 switch contact
4 switch contact
5 contact system
6 control electronics
7 power transistor
8 freewheeling diode
9 cooling vane of 7
10 screw
11 bearing plate
12 connecting bolts
13 switch housing
14 heat sink
15 pusher rams
16 contact arm
17 contact bridge
18 return spring
19 Motor connection contact rail
20 battery
21 R / L switch
22 engine
23 Connection connection
24 contact point
25 wall breakthrough
26 wall surface
27 contact clips
28 contact carrier
29 switch cover
30 tension spring
31 scenes
32 bearings
33 solder tail
34 shift lever
35 potentiometer wipers
36 contact bridges
37 cutting edge bearings
38 side legs
39 side legs
40 connecting surface
41 U-shaped approach
42 side legs
43 footprint
44 side legs
45 ram axis
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